Es spielt keine Rolle, was Sie gerade tun (wie diesen Artikel zu lesen), denn die Zellen in Ihrem Körper arbeiten hart daran, mehr zu tun, als Sie wissen. Sie verwenden die in chemischen Bindungen gespeicherte Energie, um im Körper Arbeit zu verrichten, die benötigt wird, um Sie am Leben und funktionsfähig zu halten.
Alle chemischen Reaktionen, die in Ihrem Körper stattfinden, werden zusammenfassend als Ihre bezeichnet Stoffwechsel. Diese Reaktionen können entweder spontan oder nicht spontan sein und Energie absorbieren oder Energie freisetzen.
Reaktionen, die Energie erfordern, nutzen die Energie, die Sie Ihrem Körper mit der Nahrungsaufnahme geben. Die Nahrung, die Sie zu sich nehmen, wird von Ihrem Körper abgebaut, sodass Sie Energie für verschiedene zelluläre Prozesse, einschließlich Wachstum und Reparatur, haben.
Ein Stoffwechselweg kann sich in beide Richtungen bewegen: zum Abbau von Molekülen oder zum Aufbau von Molekülen.
Was sind Stoffwechselwege?
Stoffwechselwege sind eine Reihe chemischer Reaktionen, die in irgendeiner Weise miteinander verbunden sind. Grundsätzlich kann das Produkt einer Reaktion der Reaktant der nächsten sein.
Es gibt zwei Arten von Stoffwechselwegen:
1. Katabolisch: Katabolische Wege bauen Moleküle ab und setzen Energie frei. Zum Beispiel enthält die Nahrung, die Sie als Zucker oder Fett zu sich nehmen, Energie in den Bindungen dieser Makromoleküle. Wenn das komplexe Molekül in seine Bestandteile zerlegt wird, wird Energie, die in diesen Bindungen gespeichert war, freigesetzt und kann von der Zelle genutzt werden.
2. Anabole: Anabole Wege bauen Moleküle aus kleineren Komponenten auf und erfordern Energiezufuhr. Wenn Ihre Zellen zum Beispiel DNA herstellen müssen, um den Bauprozess zu replizieren, ist der Prozess des Individuums anabol.
Katabolismus: Ein Beispiel
Ein wichtiges Beispiel für Katabolismus ist der Abbau von Glukose zur Energiegewinnung. Eine sehr allgemeine Gleichung dieses sehr komplexen Prozesses beinhaltet die Aufspaltung von Glukose (wie der Zucker in dem Stück Kuchen, den Sie zum Nachtisch hatten) in Kohlendioxid (was Sie ausatmen) und Wasser:
Die meisten Zellen in Ihrem Körper erhalten die Energie, die sie brauchen, durch die Energie, die aus dem Abbau von Glukose gewonnen wird. Das freie Energie freigesetzt durch diesen Prozess (Zellatmung) beträgt ΔG° = -2.880 kJ.
In der Zelle läuft diese Reaktion nicht auf einmal ab, sondern in mehreren Schritten durch den Einsatz von Enzymen. Ein Großteil der freien Energie, die dabei freigesetzt wird, wird zur Herstellung von Adenosintriphosphat oder ATP verwendet. ATP ist die Energie-"Währung" der Zelle. ATP wird verwendet, um Energie zu speichern, bis die Zelle sie benötigt.
Wenn die Zelle ATP benötigt, kann sie die Hydrolyse von ATP von ATP zu ADP (Adenosindiphosphat) nutzen, um 31 kJ Energie freizusetzen. Dies kann verwendet werden, um etwas in der Zelle zu tun. Um beispielsweise Alanin und Glycin (zwei Aminosäuren) zu einem Dipeptid zu verbinden, werden 29 kJ freie Energie benötigt. Als solches ist es kein spontaner Prozess.
Wenn jedoch ein Enzym die ATP-Hydrolyse mit der Dipeptidbildung koppelt, kann die Reaktion spontan erfolgen, da die Nettoänderung der freien Energie dann -2 kJ beträgt.
Anabolismus: Ein Beispiel
Woher nimmst du deine Energie? Woher kommt die Glukose? Nun, es kommt von Pflanzen! Pflanzen produzieren Zucker durch den Prozess der Photosynthese. Pflanzen verwenden Lichtenergie, um Kohlendioxid in Zucker umzuwandeln:
Diese Reaktion ist im Grunde das Gegenteil der Zellatmung. Pflanzen speichern einen Teil dieser Glukose und können einen Teil davon verwenden, um selbst ATP herzustellen. Wenn Sie einen Salat essen, verwendet Ihr Körper den Zucker in dieser Nahrung, um ihn letztendlich abzubauen und ATP zu bilden.